マルチ翻訳後修飾プロテオミクスによる代謝・転写システムの大規模解析

• 研究領域: 生命素子による転写環境とエネルギー代謝のクロストーク制御
• 研究課題/領域番号: 24116513
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 石濱 泰 京都大学, 薬学研究科(研究院), 教授 (30439244)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2014-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 9,620千円 (直接経費: 7,400千円、間接経費: 2,220千円); 2013年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円); 2012年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
• キーワード: 翻訳後修飾 / プロテオーム / 代謝 / 転写因子

研究概要

独自のリン酸化プロテオーム解析システムにアセチル化等の修飾を加えたマルチ翻訳後修飾プロテオーム計測システムを確立する。転写制御タンパク群および代謝酵素群にフォーカスした試料前処理法の開発と併せ、代謝および転写システムをマルチ翻訳後修飾の観点
から俯瞰する大規模計測システムを確立し、既知情報にとらわれない不偏的マルチ翻訳後修飾発見研究を行い、代謝および転写システムにおける翻訳後修飾タンパク質の分子基盤を明らかにすることを目的とする。リン酸化については、前年度に開発した化学的濃縮と抗体による濃縮を組み合わせたチロシンリン酸化プロテオミクスをさらに進め、化学的濃縮、チロシンキナーゼを用いた人工タグ導入およびチロシンリン酸化ペプチド濃縮をおこなう方法を確立した。前年度の方法と組み合わせることにより、定量感度が数10倍上昇することが分かった。また、リン酸化タンパク質含量の低いバクテリアのリン酸化プロテオミクスをさらに進め、大腸菌、枯草菌およびK. pneumoniaの大規模解析を行い、世界最大のバクテリアリン酸化プロテオームマップを完成させた。アセチル化について、抗体を用いずに細胞内アセチル化ペプチドを濃縮するDAPE(DeAcetylated Peptide Enrichment法を開発した。DAPE法では細胞抽出タンパク試料のトリプシン消化ペプチドに対し、全アミノ基を化学変換した後、任意のKDACで脱アセチル化したペプチドを濃縮するというものである。配列特異的なKDAC（SIRT1, HDAC2, HDAC6)により計800種以上のアセチル化サイトが同定されたが、オーバーラップしていたのはわずか27サイトのみであり、これらKDACはそれぞれ明らかに異なる配列依存性を持つことが示された。

現在までの達成度 (区分)

理由

25年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

25年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Hydrophilic Interaction Chromatography Using Meter-scale Monolithic Silica Capillary Column for Proteomics LC-MS. (2014)
  • 著者名/発表者名: Horie K, Kamakura T, Ikegami T, Wakabayashi M, Kato T, Tanaka N, Ishihama Y.
  • 雑誌名: Anal Chem 巻: 86 号: 8 ページ: 3817-24
  • DOI: 10.1021/ac4038625
  • 査読あり
• [雑誌論文] Discovery of colorectal cancer biomarker candidates by membrane proteomic analysisand subsequent verification using selected reaction monitoring and tissue microarrayanalysis (2014)
  • 著者名/発表者名: Kume H, Muraoka S, Kuga T, Adachi J, Narumi R, Watanabe S, Kuwano M, Kodera Y, Matsushita K, Fukuoka J, Masuda T, Ishihama Y, Matsubara H, Nomura F, Tomonaga T.
  • 雑誌名: Mol Cell Proteomics. 巻: M113 号: 6 ページ: 37093-37093
  • DOI: 10.1074/mcp.m113.037093
  • 査読あり
• [雑誌論文] プロテオミクスを用いた細胞内リン酸化動態の計測 (2014)
  • 著者名/発表者名: Ishihama Y, Imami K
  • 雑誌名: 薬学雑誌 巻: 134 号: 4 ページ: 521-527
  • DOI: 10.1248/yakushi.13-00251-4
  • NAID: 130003391200
  • ISSN: 0031-6903, 1347-5231
  • 査読あり
• [雑誌論文] p38-Mediated phosphorylation of Eps15 endocytic adaptor protein. (2014)
  • 著者名/発表者名: Zhou Y., Tanaka T., Sugiyama N., Yokoyama S., Kawasaki Y., Sakuma T., Ishihama Y., Saiki I., and Sakurai H.
  • 雑誌名: FEBS Letters 巻: 588 号: 1 ページ: 131-137
  • DOI: 10.1016/j.febslet.2013.11.020
  • 査読あり
• [雑誌論文] Inhibition of endocytic vesicle fusion by Plk1-mediated phosphorylation of vimentin during mitosis. (2014)
  • 著者名/発表者名: Ikawa, K.
  • 雑誌名: Cell Cycle 巻: 13 号: 1 ページ: 126-137
  • DOI: 10.4161/cc.26866
  • 査読あり
• [雑誌論文] Estrogen response element-GFP (ERE-GFP) introduced MCF-7 cells demonstrated the coexistence of multiple estrogen- deprivation resistant mechanisms (2014)
  • 著者名/発表者名: Fujiki N, Konno H, Kaneko Y, Gohno T, Hanamura T, Imami K, Ishihama Y, Nakanishi K, Niwa T, Seino Y, Yamaguchi Y, Hayashi S
  • 雑誌名: J. Steriod Biochem. Mol. Biol. 巻: 139 ページ: 61-72
  • DOI: 10.1016/j.jsbmb.2013.08.012
  • 査読あり
• [雑誌論文] Phosphoproteome Analysis of Formalin-Fixed and Paraffin- Embedded Tissue Sections Mounted on Microscope Slides (2013)
  • 著者名/発表者名: Masaki Wakabayashi, Hiroki Yoshihara, Takeshi Masuda, Mai Tsukahara, Naoyuki Sugiyama, and Yasushi Ishihama
  • 雑誌名: Journal of Proteome research 巻: 13 号: 2 ページ: 915-924
  • DOI: 10.1021/pr400960r
  • 査読あり
• [雑誌論文] Atg38 is required for autophagy-specific phosphatidylinositol 3-kinase complex integrity (2013)
  • 著者名/発表者名: Araki Y, Ku W-C, Akioka M, May AI, Hayashi Y, Arisaka F, Ishihama Y, Ohsumi Y.
  • 雑誌名: J. Cell Biol 巻: 203(2) 号: 2 ページ: 299-313
  • DOI: 10.1083/jcb.201304123
  • 査読あり
• [雑誌論文] Genetics and Phosphoproteomics Reveal a Protein Phosphorylation Network in the Abscisic Acid Signaling Pathway in Arabidopsis thaliana. (2013)
  • 著者名/発表者名: Umezawa T, Sugiyama N, Takahashi F, Anderson JC, Ishihama Y, Peck SC, Shinozaki K.
  • 雑誌名: Sci Signal. 巻: 6 号: 270
  • DOI: 10.1126/scisignal.2003509
  • 査読あり
• [雑誌論文] Rapid and deep profiling of human induced pluripotent stem cell proteome by one-shot nanoLC-MS/MS analysis with meter-scale monolithic silica columns (2013)
  • 著者名/発表者名: 山名涼太、岩崎未央、若林真樹、中川誠人、山中伸弥、石濱泰
  • 雑誌名: Journal of Proteome Research 巻: 12 号: 1 ページ: 214-221
  • DOI: 10.1021/pr300837u
  • 査読あり
• [雑誌論文] Metabolomic profiling of lung and prostate tumor tissues by capillary electrophoresis time-of-flight mass spectrometry (2013)
  • 著者名/発表者名: Kami, K.; Fujimori, T.; Sato, H.; Sato, M.; Yamamoto, H.; Ohashi, Y.; Sugiyama, N.; Ishihama, Y..; Onozuka, H.; Ochiai, A.; Esumi, H.; Soga, T.; Tomita, M.
  • 雑誌名: Metabolomics 巻: 9 (2) 号: 2 ページ: 444-453
  • DOI: 10.1007/s11306-012-0452-2
  • 査読あり
• [雑誌論文] Global microRNA elevation by inducible Exportin 5 regulates cell cycle entry. (2013)
  • 著者名/発表者名: Iwasaki YW, Kiga K, Kayo H, Fukuda-Yuzawa Y, Weise J, Inada T, Tomita M, Ishihama Y, Fukao T.
  • 雑誌名: RNA 巻: 19(4) ページ: 490-7
• [雑誌論文] LATS1/WARTS phosphorylates MYPT1 to counteract PLK1 and regulate mammalian mitotic progression (2012)
  • 著者名/発表者名: Chiyoda, T.
  • 雑誌名: J Cell Biol 巻: 197 号: 5 ページ: 625-41
  • DOI: 10.1083/jcb.201110110
  • 査読あり
• [雑誌論文] Short-chain fatty acid receptor GPR41-mediated activation of sympathetic neurons involves synapsin 2b phosphorylation (2012)
  • 著者名/発表者名: Daisuke Inoue
  • 雑誌名: FEBS Letters 巻: 586 号: 10 ページ: 1547-54
  • DOI: 10.1016/j.febslet.2012.04.021
  • 査読あり
• [雑誌論文] Analytical strategies for shotgun phosphoproteomics : status and prospects (2012)
  • 著者名/発表者名: Haruna Imamura, Masaki Wakabayashi, Yasushi Ishihama
  • 雑誌名: Seminars in Cell and Developmental Biology 巻: 23(8) 号: 8 ページ: 836-42
  • DOI: 10.1016/j.semcdb.2012.05.007
  • 査読あり
• [雑誌論文] リン酸化プロテオミクスの高感度化 (2012)
  • 著者名/発表者名: Masuda T, Ishihama Y
  • 雑誌名: 分析化学 巻: 61 号: 6 ページ: 459-467
  • DOI: 10.2116/bunsekikagaku.61.459
  • NAID: 10030436721
  • ISSN: 0525-1931
• [雑誌論文] Mass spectrum sequential subtraction speeds up searching large peptide MS/MS spectra datasets against large nucleotide databases for proteogenomics. (2012)
  • 著者名/発表者名: Helmy, M.; Sugiyama, N.; Tomita, M.; Ishihama, Y.
  • 雑誌名: Genes Cells 巻: 17 号: 8 ページ: 633-44
  • DOI: 10.1111/j.1365-2443.2012.01615.x
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nestin Protein Is Phosphorylated in Adult Neural Stem/Progenitor Cells and Not Endothelial Progenitor Cells (2012)
  • 著者名/発表者名: Jun Namiki, Sayuri Suzuki, Takeshi Masuda, Yasushi Ishihama, Hideyuki Okano
  • 雑誌名: Stem Cells International 巻: 2012 ページ: 430138-430138
  • DOI: 10.1155/2012/430138
  • 査読あり
• [雑誌論文] Temporal Profiling of Lapatinib-suppressed Phosphorylation Signals in EGFR/HER2 Pathways (2012)
  • 著者名/発表者名: Koshi Imami, Naoyuki Sugiyama, Haruna Imamura, Masaki Wakabayashi, Masaru Tomita, Masatoshi Taniguchi, Takayuki Ueno, Masakazu Toi, Yasushi Ishihama
  • 雑誌名: Molecular and Cellular Proteomics 巻: 11 号: 12 ページ: 1741-1757
  • DOI: 10.1074/mcp.m112.019919
  • 査読あり
• [雑誌論文] Phosphoproteomic analysis of Rhodopseudomonas palustris reveals the role of pyruvate phosphate dikinase phosphorylation in lipid production (2012)
  • 著者名/発表者名: Hu, C. W.; Lin, M. H.; Huang, H. C.; Ku, W. C.; Yi, T. H.; Tsai, C. F.; Chen, Y. J.; Sugiyama, N.; Ishihama, Y.; Juan, H. F.; Wu, S. H
  • 雑誌名: J. Proteome Res. 巻: 11 号: 11 ページ: 5362-75
  • DOI: 10.1021/pr300582p
  • 査読あり
• [雑誌論文] In-depth Membrane Proteomic Study of Breast Cancer Tissues for the Generation of a Chromosome-based Protein List (2012)
  • 著者名/発表者名: Muraoka S, Kume H, Adachi J, Shiromizu T, Watanabe S, Masuda T, Ishihama Y, Tomonaga T
  • 雑誌名: J Proteome Res 巻: 12(1) 号: 1 ページ: 208-13
  • DOI: 10.1021/pr300824m
  • 査読あり
• [雑誌論文] PINK1-mediated phosphorylation of the Parkin ubiquitin-like domain primes mitochondrial translocation of Parkin and regulates mitophagy (2012)
  • 著者名/発表者名: Kahori Shiba-Fukushima
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 2 号: 1 ページ: 1002-1002
  • DOI: 10.1038/srep01002
  • 査読あり
• [学会発表] 定量的リン酸化プロテオミクスによる標的パスウェイのリン酸化動態解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 矢崎達也, 高木俊輔, 若林真樹, 杉山直幸, 石濱泰
  • 学会等名: 日本薬学会第134年会
  • 発表場所: 熊本大学（熊本）
• [学会発表] 定量的リン酸化プロテオミクスを用いた分子標的薬プロファイリング (2013)
  • 著者名/発表者名: 林侑生; 市原駿; 小椋麻由; 吉田繁治; 若林真樹; 杉山直幸; 石濱泰
  • 学会等名: 日本薬学会第133年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川）
  • 年月日: 2013-03-27
• [学会発表] リン酸化プロテオミクスを用いた細胞内リン酸化ネットワークの解明 (2013)
  • 著者名/発表者名: 石濱泰
  • 学会等名: 日本薬学会第133年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川）
  • 年月日: 2013-03-27
• [学会発表] メートル長シリカモノリスカラムを用いたヒトプロテオームLC-MS解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 市原駿, 山本有希子, 山名涼太, 岩崎未央, 若林真樹, 石濱泰
  • 学会等名: 日本薬学会第133年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川）
  • 年月日: 2013-03-27
• [学会発表] Illuminating human complete proteome by in-depth proteogenomics approaches (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Ishihama
  • 学会等名: 2013 PGM21-KSBMB joint symposium on multi-omics in medicine
  • 発表場所: High1 resort (韓国）
  • 年月日: 2013-01-15
• [学会発表] アセチル化プロテオミクスのためのリジンアセチル化ペプチド濃縮法の開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 橋本貴行, 若林真樹, 杉山直幸,石濱泰
  • 学会等名: 第36回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド（兵庫）
• [学会発表] Enhanced Phosphopeptide Identification in Escherichia Coli by Stepwise Hydroxy Acid-Modified Metal Oxide Chromatography with Elevated Sample Loading Capacity (2013)
  • 著者名/発表者名: M.-H. Lin, S. Takagi, M. Wakabayashi, N. Sugiyama, and Y. Ishihama
  • 学会等名: HUPO 12th Annual World Congress
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川）
• [学会発表] Novel Strategy for Lysine Acetylation Discovery Without Using Immunoprecipitation (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Hashimoto, M. Wakabayashi, N. Sugiyama, and Y. Ishihama
  • 学会等名: HUPO 12th Annual World Congress
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川）
• [学会発表] Illuminating cellular phosphorylation through one-shot phosphoproteomics (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Ishihama
  • 学会等名: Gordon Research Conference, Posttranslational Modification Networks
  • 発表場所: The Hong Kong University of Science and Technology, Hong Kong, China
  • 招待講演
• [学会発表] プロテインキナーゼの基質認識要素に関わる計算的および実験的プロファイリング (2012)
  • 著者名/発表者名: 今村春菜, 杉山直幸, 若林真樹, 石濱泰
  • 学会等名: 第85回日本生化学会大会
  • 発表場所: 福岡国際会議場（福岡）
  • 年月日: 2012-12-14
• [学会発表] 化学的チロシンリン酸化ペプチド濃縮法の開発とリン酸化プロテオーム変動解析への応用 (2012)
  • 著者名/発表者名: 吉田繁治, 辜韋智, 杉山直幸, 若林真樹, 中野実, 石濱泰
  • 学会等名: 第85回日本生化学会大会
  • 発表場所: 福岡国際会議場（福岡）
  • 年月日: 2012-12-14
• [学会発表] 高深化する細胞内リン酸化ネットワーク (2012)
  • 著者名/発表者名: 石濱泰
  • 学会等名: 第85回日本生化学会大会
  • 発表場所: 福岡国際会議場（福岡）
  • 年月日: 2012-12-14
• [学会発表] メートル長モノリスシリカカラムを用いたヒトiPS細胞プロテオーム解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 山名涼太, 岩崎未央, 若林真樹, 中川誠人, 山中伸弥, 石濱泰
  • 学会等名: 第32回キャピラリー電気泳動シンポジウム
  • 発表場所: 産業技術総合研究所関西センター（大阪）
  • 年月日: 2012-11-07
• [学会発表] Ultra High Resolution Chromatography to Extend Phosphoproteome World (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Ishihama
  • 学会等名: 28th International Symposium on MicroScale Bioseparations and Analyses (MSB2012)
  • 発表場所: Renaissance Shanghai Pudong Hotel (Shanghai, China)
  • 年月日: 2012-10-21
• [学会発表] Profiling of Human Kinome using in vitro Kinase Assay in combinatino with Quantitative Phosphoproteomics (2012)
  • 著者名/発表者名: N. Sugiyama, M. Gouda, H. Imamura, M. Tomita, Y. Ishihama
  • 学会等名: 19th International Mass Spectrometry Conference
  • 発表場所: 京都国際会館（京都）
  • 年月日: 2012-09-15
• [学会発表] Pyruvate Phosphate Dikinase Phosphorylation Increases Lipid Production in Rhodopseudomonas palustris: a Phosphoproteomic Analysis (2012)
  • 著者名/発表者名: C.-W. Hu, M.-H. Lin, T.-H. Yi, H.-C. Huang, W.-C. Ku, C.-F. Tsai, Y.-J. Chen, N. Sugiyama, Y. Ishihama, H.-F. Juan, S.-H. Wu
  • 学会等名: 19th International Mass Spectrometry Conference
  • 発表場所: 京都国際会館（京都）
  • 年月日: 2012-09-15
• [学会発表] In-depth human proteome analysis by one-shot LC-MS/MS with meter-scale monolithic silica capillary columns (2012)
  • 著者名/発表者名: Iwasaki, M.; Wakabayashi, M.; Sugiyama, N.; Tanaka, N.; Ishihama, Y.
  • 学会等名: 19th International Mass Spectrometry Conference
  • 発表場所: 京都国際会館（京都）
  • 年月日: 2012-09-15
• [学会発表] Toward complete coverage of human proteome by one-shot LC-MS/MS with meter-scale monolithic silica capillary columns (2012)
  • 著者名/発表者名: Iwasaki, M.; Wakabayashi, M.; Sugiyama, N.; Tanaka, M.; Ishihama, Y.
  • 学会等名: HUPO 11th Annual World Congress
  • 発表場所: Hynes Convention Center (Boston, USA)
  • 年月日: 2012-09-09
• [学会発表] A Phosphoproteomics Survey of Protein Kinase Specificity with in vitro Kinase Assay (2012)
  • 著者名/発表者名: Imamura, H.; Wakabayashi, M.; Sugiyama, N.; Ishihama, Y
  • 学会等名: HUPO 11th Annual World Congress
  • 発表場所: Hynes Convention Center (Boston, USA)
  • 年月日: 2012-09-09
• [学会発表] メートル長モノリス型シリカカラムを用いたヒトiPS細胞プロテオームの発現プロファイル解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 山名涼太; 岩崎未央; 若林真樹; 中川誠人; 山中伸弥; 石濱泰
  • 学会等名: 第25回バイオメディカル分析科学シンポジウム
  • 発表場所: 慶應義塾大学薬学部（東京）
  • 年月日: 2012-08-08
• [学会発表] 拡がる細胞内リン酸化ワールド (2012)
  • 著者名/発表者名: 石濱泰
  • 学会等名: 第10回次世代を担う若手のためのフィジカル・ファーマフォーラム
  • 発表場所: ホテル平安の森京都（京都）
  • 年月日: 2012-08-06
• [学会発表] 化学選択的濃縮法を用いるリン酸化チロシンを標的としたプロテオーム解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 吉田繁治; 辜韋智; 杉山直幸; 若林真樹; 中野実; 石濱泰
  • 学会等名: 日本プロテオーム学会2012年会
  • 発表場所: 日本科学未来館(東京)
  • 年月日: 2012-07-26
• [学会発表] LC-MS/MSによるプロテインキナーゼ-基質認識因子の検証 (2012)
  • 著者名/発表者名: 今村春菜; 杉山直幸; 若林真樹; 石濱泰
  • 学会等名: 日本プロテオーム学会2012年会
  • 発表場所: 日本科学未来館(東京)
  • 年月日: 2012-07-26
• [学会発表] Illuminating Cellular Phosphorylation Network through Quantitative Phosphoproteomics (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Ishihama
  • 学会等名: IPR International Symposium 2012#8211;Toward the Molecular Comprehension of Life System
  • 発表場所: 千里阪急ホテル（大阪）